王曉雨 羅海峰

摘 要：在生乳的收購過程中，有些農(nóng)戶為了私人利益，人為添加一些物質(zhì)（如水解蛋白，乳清粉、尿素等）到生乳中，使用這種摻假生乳作為原料乳加工的乳制品在口感、風(fēng)味都有很大缺陷，長期飲用此類產(chǎn)品甚至?xí)：Φ饺梭w健康。針對部分生乳摻假現(xiàn)象，研究一種可以快速檢測摻假原料乳的方法，首先在一定范圍牧場或養(yǎng)殖園區(qū)收集樣品，利用紅外光譜分析技術(shù)建立PCA定標(biāo)，最后使用建立的定標(biāo)對攙假乳進行檢測。結(jié)果表明：紅外光譜技術(shù)在鑒別攙假乳上是可行的，該方法具有快速、準(zhǔn)確的特點。

關(guān)鍵詞： 紅外光譜 定標(biāo) 攙假乳

中圖分類號：O657.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0077-02

在生乳的收購過程中，有些農(nóng)戶為了私人利益，人為添加一些物質(zhì)（如水解蛋白，乳清粉、尿素等）到生乳中，使用這種摻假生乳作為原料乳加工的乳制品在口感、風(fēng)味都有很大缺陷，長期飲用此類產(chǎn)品甚至?xí)：Φ饺梭w健康，當(dāng)此類產(chǎn)品流向市場后，會給消費者造成不可預(yù)知的危害，同時，也讓在不明情況下使用此類生乳作為原料奶加工生產(chǎn)的乳制品企業(yè)，承擔(dān)較大風(fēng)險，由此對其造成的不僅是嚴(yán)重的名譽損失，如果被證實添加物是對人體健康有害的物質(zhì)，企業(yè)則直接面臨生存問題。

目前，所檢出的奶戶摻假現(xiàn)象中，基本都是嚴(yán)格按照一般生乳中各個理化指標(biāo)含量、組成添加干擾檢測分析的物質(zhì)，所以，如果檢測或分析人員還是采用傳統(tǒng)的化學(xué)方法處理、分析樣品時，這種摻假乳的各個組分的濃度，其結(jié)果表現(xiàn)都是非常正常的，一般的化學(xué)方法難以及時地將這種摻假奶檢出，所以，在生乳現(xiàn)場把關(guān)、驗收過程中，采用新的、更為先進的檢驗技術(shù)來分析、鑒別摻假問題則顯得尤為必要。

介于目前乳品分析中所運用的紅外光譜分析技術(shù)，是基于對乳品中的不同物質(zhì)在其紅外掃描光譜上的差異，同時，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法建立相應(yīng)的定標(biāo)模型來定性分析各個指標(biāo)[1]，如果能夠找出摻假乳和正常乳之間的掃描光譜差異，再運用定標(biāo)模型來分析未知質(zhì)量狀況的生乳是否存在摻假現(xiàn)象在理論上是可行的。

該研究將使用紅外光譜分析技術(shù)來進行生乳的品質(zhì)分析，首先采用一組生乳樣品（包括從牧場、園區(qū)現(xiàn)場采集的正常原料乳和事前人為配置的摻假生乳）光譜的差異特性建立相應(yīng)的定標(biāo)PCA摻假識別模型，以明確正常乳和摻假乳光譜上可能存在的差異，再結(jié)合定標(biāo)模型來辨別一個未知生乳樣品是否存在摻假情況，最終驗證紅外光譜技術(shù)在乳品檢測摻假現(xiàn)象的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 分析用實驗材料

所采集的正常生乳樣品共計84份，其中70份用于建立PCA定標(biāo)使用，另外14份則主要用于定標(biāo)后的驗證，事先按組分的占比關(guān)系模擬攙假的生乳樣品約14份，同樣用于定標(biāo)后是否與理論分析相符的驗證工作。

1.2 方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

準(zhǔn)備正常樣品70份，依次編碼為1#、2#到70#。同時準(zhǔn)備14份正常樣品和14份不同摻假生乳樣品，依次編碼為Ch1～Ch14，這28份樣品用于定標(biāo)的驗證工作。配制的不同攙假乳樣品所摻的物質(zhì)類型如表1所示。

1.2.2 生乳樣品掃描和定標(biāo)樣品集的建立

首先對檢測用分析儀器作標(biāo)準(zhǔn)化處理，即對成分分析儀進行充分的清洗以及調(diào)零操作，目的是使儀器達(dá)到最佳運行狀態(tài)，然后對于上文提及的70份用于定標(biāo)的生乳樣品和28份用于驗證的生乳樣品，分別按照定標(biāo)樣品來收集其光譜信息，注意操作細(xì)節(jié)，就是必須將每個生乳樣品在同一條件下掃描兩遍，然后取其平均值。

待所有生乳樣品全部掃描結(jié)束后，利用儀器配置的軟件系統(tǒng)建立定標(biāo)樣品集，其中生乳定標(biāo)樣品集1包含正常樣品1#～70#，定標(biāo)樣品集中設(shè)置一個指標(biāo)為“identity”，對于每個定標(biāo)樣品在identity指標(biāo)數(shù)據(jù)欄的化學(xué)數(shù)值均輸入1，表示為正常樣品集，用于PCA定標(biāo)的建立。另一個定標(biāo)樣品集2包括14份正常生乳樣品和14份已知含有一定比例摻假物質(zhì)的生乳樣品，在此生乳定標(biāo)樣品集中也設(shè)置一個指標(biāo)為“identity”，對于正常生乳樣品的化學(xué)數(shù)據(jù)輸入1，而摻假生乳樣品集（非正常生乳）的化學(xué)數(shù)據(jù)輸入0，這個生乳樣品集則用于定標(biāo)的驗證工作。

1.2.3 生乳定標(biāo)模型的建立和驗證

采用主成分分析（PCA）回歸方法，以建立好生乳定標(biāo)樣品集1為基礎(chǔ)利用分析儀器軟件建立PCA定標(biāo)[2]，同時采用生乳定標(biāo)樣品集2，對所建的生乳定標(biāo)的性能做進一步的驗證工作。

2 分析結(jié)果與討論

2.1 分析儀器定標(biāo)的建立

在PCA定標(biāo)的建立過程中，必須綜合考慮所選的主成分?jǐn)?shù)（Numbers of Factors）及其對應(yīng)的可解釋的變異因素的程度（Accumulated Explained Variance）的關(guān)系?？山忉尩淖儺愐蛩氐某潭瓤梢岳斫鉃橐院蠖?biāo)對于外來樣品光譜差異的識別程度，從理論上講，可解釋的變異因素達(dá)到100%時是最理想的狀態(tài)，但此時建立定標(biāo)的性能不一定好，因為選擇過多的主因子數(shù)目會給定標(biāo)帶來更大的噪音，從而影響定標(biāo)對于后續(xù)樣品的預(yù)測性能。

2.2 定標(biāo)的驗證

選擇不同的摻假生乳和正常生乳的樣品對所建的PCA定標(biāo)進行驗證，驗證時，對每個驗證生乳樣品都要嚴(yán)格進行兩次分析，并最終取其平均值，驗證結(jié)果如圖2所示。圖中的綠色表示14份正常生乳樣品，在PCA定標(biāo)驗證時給出的結(jié)果均為“+”，表示為正常生乳樣品；圖中的藍(lán)色表示的為14份按照表1配制的攙假樣品，在PCA定標(biāo)驗證時給出的結(jié)果均為“-”表示為摻假樣品（即非正常樣品）。

由圖2可知，所建的PCA定標(biāo)對于外部樣品的預(yù)測結(jié)果較好，考慮到目前生乳摻假的實際情況，此定標(biāo)結(jié)果完全可以用于乳品加工企業(yè)應(yīng)對目前生乳摻假現(xiàn)象的分析、檢測工作；另一方面，由于建立儀器分析系統(tǒng)中定標(biāo)環(huán)節(jié)是一個非常煩瑣而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，需要不斷地添加不同季節(jié)、不同地域的各種生乳樣品集來擴充定標(biāo)范圍。最終保證定標(biāo)的預(yù)測性能越來越好，我們建立的定標(biāo)的生乳樣品數(shù)可能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但隨著以后不斷對樣品集的擴充，此項研究，既對生乳測定的定標(biāo)結(jié)果一定會日趨穩(wěn)定，預(yù)測結(jié)果也會更加可靠、準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

必須承認(rèn)的是，使用PCA定標(biāo)，我們可以定性的來判別出生乳樣品是否有摻假，但對于所摻物質(zhì)的量目前通過PCA定標(biāo)還不能給出準(zhǔn)確的定量結(jié)果。有關(guān)摻假奶中所摻物質(zhì)的定量的監(jiān)測問題，我們目前正在開展這方面的工作，已取得比較好的進展。

在中國，摻假的種類越來越多，而且我們的定標(biāo)在實際過程中不可能對所有的摻假奶給出準(zhǔn)確的結(jié)果，但可以肯定的是，隨著我們在實驗室條件下不斷地擴充定標(biāo)樣品集，按照該文的思路來建立PCA定標(biāo)，就會對該類摻假能夠及時地檢出，而不需要煩瑣、費時的化學(xué)分析。由此可見，紅外光譜分析技術(shù)在乳品摻假檢測有著很大的應(yīng)用前景，其必將在后續(xù)的生乳質(zhì)量管控工作中發(fā)揮很大的作用。

參考文獻

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[3] 謝繼志，等.液態(tài)奶乳制品科學(xué)與技術(shù)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.